12月來,已經(jīng)有12位共和國(guó)兩院院士離開了我們,特別是上海藥物所原所長(zhǎng)蔣華良院士,才57歲,這讓我們不得不對(duì)新冠再次提高認(rèn)識(shí)和警惕。
但是我們面臨的窘境是,一方面我們沒有有效阻斷新冠傳播的辦法,另外一方面如何防止新型冠狀病毒破壞宿主免疫穩(wěn)態(tài),刺激過度活躍的促炎反應(yīng),最終導(dǎo)致重癥的方法依然欠缺。
那么即便奧密克戎的低致病性,我們也要面對(duì)絕對(duì)數(shù)量上大量的死亡病例。
在針對(duì)過度活躍的促炎反應(yīng)中,科學(xué)家提出的一個(gè)模型表明,新型冠狀病毒可以有效地避開免疫系統(tǒng),這種免疫逃逸導(dǎo)致無限制的新型冠狀病毒復(fù)制,最終導(dǎo)致過度激活的促炎反應(yīng)。
NK細(xì)胞作為病毒感染的重要前線應(yīng)答者,在先天免疫反應(yīng)中至關(guān)重要。NK細(xì)胞受體影響新型冠狀病毒的清除和新冠肺炎級(jí)數(shù),此外,高NK細(xì)胞計(jì)數(shù)與病毒載量下降相關(guān),新型冠狀病毒病毒RNA脫落持續(xù)時(shí)間短,抗體反應(yīng)更強(qiáng),新冠肺炎患者存活率更高。
因此,增加功能性NK細(xì)胞的數(shù)量可能有助于通過在早期階段消除新型冠狀病毒感染的細(xì)胞和抑制疾病進(jìn)展來控制新冠肺炎。
NK細(xì)胞
NK細(xì)胞是先天免疫細(xì)胞,在針對(duì)病毒病原體和癌癥的免疫監(jiān)測(cè)中發(fā)揮重要作用,同時(shí)也調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫反應(yīng)。
NK細(xì)胞通過各種機(jī)制殺死受到病毒侵?jǐn)_的靶細(xì)胞:
- 穿孔素和顆粒酶或死亡受體通過細(xì)胞毒性脫顆粒作用直接裂解靶細(xì)胞;
- 產(chǎn)生炎性細(xì)胞因子,如干擾素-γ (IFN-γ)和腫瘤壞死因子-α (TNF-α),導(dǎo)致靶細(xì)胞的間接消除;
- CD16的表達(dá),其允許檢測(cè)抗體包被的靶細(xì)胞,從而導(dǎo)致NK細(xì)胞引導(dǎo)的抗體依賴性細(xì)胞毒性(ADCC);
- 通過與其它免疫細(xì)胞如單核細(xì)胞相互作用,誘導(dǎo)IFN-γ產(chǎn)生并增強(qiáng)細(xì)胞毒性。
新冠肺炎患者NK細(xì)胞失調(diào)
急性新型冠狀病毒感染影響循環(huán)NK細(xì)胞的數(shù)量及其表型。
由于局部和全身炎癥,新冠肺炎患者中的NK細(xì)胞的特征在于歸因于細(xì)胞活化和炎癥以及細(xì)胞衰竭和低反應(yīng)性的信號(hào)。NK細(xì)胞表型的這些改變決定了在IFN-γ和TNF-α產(chǎn)生、脫粒溶細(xì)胞潛力和控制病毒復(fù)制能力方面NK細(xì)胞效應(yīng)子功能的損傷。
機(jī)體對(duì)新型冠狀病毒的免疫反應(yīng)是新冠肺炎嚴(yán)重程度和結(jié)果的關(guān)鍵決定因素。
NK細(xì)胞的失調(diào)與新冠肺炎的嚴(yán)重程度密切相關(guān)。
- 外周血中NK細(xì)胞的減少可能是由于新型冠狀病毒對(duì)NK細(xì)胞的直接感染和/或感染過程中活化誘導(dǎo)的NK細(xì)胞死亡,以及NK細(xì)胞向受影響組織的動(dòng)員/歸巢。新型冠狀病毒感染可通過例如病毒刺突蛋白上調(diào)抑制性受體NKG2A的表達(dá)來?yè)p害NK細(xì)胞功能。
- NK細(xì)胞的I型干擾素應(yīng)答受損已在新型冠狀病毒感染中得到證實(shí)。
- 過度炎癥反應(yīng),如升高的IL-6水平和TGF-β的過早產(chǎn)生或其他未知的可溶性血漿成分,也可能導(dǎo)致NK細(xì)胞的損傷。
- 對(duì)宿主對(duì)病毒感染反應(yīng)的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集的分析揭示了IL-15/IL-15RA軸在免疫失調(diào)中起作用,其中新冠肺炎患者的NK細(xì)胞長(zhǎng)期暴露于高循環(huán)IL-15水平會(huì)引發(fā)NK細(xì)胞功能障礙。
NK細(xì)胞是病毒感染的第一反應(yīng)者。新型冠狀病毒感染后,局部先天免疫細(xì)胞如組織常駐的NK細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和肺泡巨噬細(xì)胞,在新型冠狀病毒感染的組織中迅速反應(yīng),啟動(dòng)免疫反應(yīng)以消除病毒。
在識(shí)別新型冠狀病毒感染的細(xì)胞后,功能性NK細(xì)胞表現(xiàn)出平衡的活化,其中活化受體的表達(dá)水平高,而抑制性受體的表達(dá)水平低。
因此,足夠數(shù)量的活化功能性NK細(xì)胞發(fā)揮增強(qiáng)的脫粒和細(xì)胞因子分泌,并啟動(dòng)先天細(xì)胞毒性功能,以在早期階段消除新型冠狀病毒感染的細(xì)胞。
新冠肺炎患者NK細(xì)胞的失調(diào)不僅導(dǎo)致不能直接清除新型冠狀病毒感染的細(xì)胞,還間接損害了調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫反應(yīng)的NK細(xì)胞與DCs的串?dāng)_。因此,未能提供足夠的CTL-和抗體-介導(dǎo)的新型冠狀病毒清除使病毒持續(xù)復(fù)制和傳播,導(dǎo)致單核細(xì)胞和粒細(xì)胞的進(jìn)一步募集。結(jié)果,隨著新型冠狀病毒感染的細(xì)胞和炎性髓樣細(xì)胞在病毒感染部位的逐漸積累,出現(xiàn)了對(duì)免疫系統(tǒng)的過度和長(zhǎng)期刺激,這又導(dǎo)致細(xì)胞因子和趨化因子的產(chǎn)生,并導(dǎo)致炎性髓細(xì)胞的進(jìn)一步募集。這些過程中促炎細(xì)胞因子釋放失調(diào),水平升高,導(dǎo)致過度炎癥和組織損傷(下圖),在嚴(yán)重和危急的新冠肺炎患者中出現(xiàn)了免疫反應(yīng)失調(diào)的情況。
事實(shí)上,重癥新冠肺炎患者的肺部被異常激活的巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞高度浸潤(rùn),而T細(xì)胞和NK細(xì)胞的數(shù)量沒有顯著增加。相比之下,在輕度新冠肺炎患者中,更多的NK細(xì)胞和T細(xì)胞積聚,而中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞較少,這表明NK細(xì)胞不參與ARDS中觀察到的過度炎癥反應(yīng),但可能促進(jìn)免疫-免疫細(xì)胞相互作用,以防止過度炎癥和組織損傷。
因此,在新冠肺炎,NK細(xì)胞在從有效免疫反應(yīng)向有害免疫反應(yīng)的轉(zhuǎn)變中起著關(guān)鍵作用。足夠數(shù)量的功能性NK細(xì)胞可以加強(qiáng)對(duì)新型冠狀病毒感染的免疫監(jiān)測(cè)。較高數(shù)量的NK細(xì)胞與病毒載量下降較快相關(guān),病毒RNA脫落持續(xù)時(shí)間更短,抗體反應(yīng)更好,新冠肺炎患者存活率更高。
基于NK細(xì)胞的新冠肺炎療法
NK細(xì)胞不僅在直接對(duì)抗新型冠狀病毒感染中是重要的效應(yīng)物,也間接通過調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫反應(yīng)來減少與樹突狀細(xì)胞的交叉感染,并抑制纖維化進(jìn)程。
已經(jīng)在新冠肺炎患者中觀察到NK細(xì)胞的失調(diào),這些細(xì)胞表現(xiàn)出衰竭和功能障礙,NK細(xì)胞功能障礙與新型冠狀病毒易感性增加有關(guān),表明NK細(xì)胞的失調(diào)可能導(dǎo)致新冠肺炎的惡化。
因此,基于功能性NK細(xì)胞的治療可能提供對(duì)抗新冠肺炎疫情的潛在治療策略。
事實(shí)上,已經(jīng)有多個(gè)針對(duì)新冠肺炎患者的NK細(xì)胞療法臨床試驗(yàn)在進(jìn)行(下表) 。
NK細(xì)胞(CYNK-001)治療新冠肺炎患者的I/II期臨床試驗(yàn)的早期結(jié)果(NCT04365101)最近有報(bào)道。CYNK-001是一種冷凍保存的同種異體現(xiàn)成NK細(xì)胞產(chǎn)品,來源于胎盤CD34+細(xì)胞。在關(guān)注給藥安全性的I期試驗(yàn)中,患者接受多達(dá)三次CYNK-001輸注。到目前為止接受治療的6名患者中有4名在報(bào)告時(shí)已經(jīng)進(jìn)行了評(píng)估。在4名患者中,所有輸注都具有良好的耐受性,并表現(xiàn)在首次輸注CYNK-001后氧合作用有所改善,影像學(xué)有改善,3名患者在首次輸注后平均隨訪16天出院。《免疫學(xué)前沿》和《人類疫苗與免疫治療》系列研究:NK細(xì)胞過繼轉(zhuǎn)移增強(qiáng)內(nèi)源性免疫,通過抑制病毒而提供臨床益處
正在進(jìn)行的新冠肺炎NK細(xì)胞療法臨床試驗(yàn)
編號(hào) | NK細(xì)胞 | 入組 | 階段 | 標(biāo)識(shí)符 | 狀態(tài) | 位置 |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | 未知 | 未知 | 1 | NCT04280224 | 招聘 | 中國(guó) |
2 | 從臍帶血中富集并基因工程化的同種異體NKG2D-ACE2 CAR-NK細(xì)胞 | 發(fā)病時(shí)間< 14天 | 1/2 | NCT04324996 | 招聘 | 中國(guó) |
3 | 誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSC)衍生的NK細(xì)胞 | 住院病人 | 1 | NCT04363346 | 完成 | 美國(guó)明尼蘇達(dá)州 |
4 | 人胎盤CD34+來源的和培養(yǎng)擴(kuò)增的NK細(xì)胞 | 中度疾病 | 1/2 | NCT04365101 | 進(jìn)行中,不招募 | 美國(guó)新澤西州 |
5 | 新冠肺炎康復(fù)供體的同種異體NK細(xì)胞 | 癥狀發(fā)作< 10天 | 1/2 | NCT04578210 | 招聘 | 西班牙 |
6 | 未知 | 未知 | 1 | NCT04634370 | 尚未招聘 | 巴西 |
7 | CD34+造血干細(xì)胞來源的同種異體NK細(xì)胞 | 住院病人 | 1 | NCT04900454 | 招聘 | 美國(guó)西雅圖 |
基于NK細(xì)胞的療法可能有助于通過在疫苗接種或先前感染后由NK細(xì)胞介導(dǎo)的保存的ADCC來快速控制和清除病毒感染,從而減輕疾病的嚴(yán)重性。
盡管疫苗和抗病毒藥物在減輕感染和加速新型冠狀病毒病毒清除,以及降低死亡率方面具有不可估量的價(jià)值。然而,患有免疫缺陷疾病的個(gè)體(例如,器官移植和免疫缺陷患者)可能無法產(chǎn)生有效的免疫反應(yīng)。基于NK細(xì)胞的療法,可能為對(duì)當(dāng)前保護(hù)策略無反應(yīng)的患者提供替代策略,為未來的大流行做準(zhǔn)備。
此外,新冠肺炎感染后NK細(xì)胞的失調(diào)可能是由于I型IFN應(yīng)答受損,如I型干擾素缺乏,或升高水平的促炎細(xì)胞因子,如IL-6和/或TGF-β。因此,針對(duì)對(duì)免疫調(diào)節(jié)劑有反應(yīng)的人群,如用INF-α或INF-β或Tocilizumab治療,結(jié)合基于NK細(xì)胞的療法,是有吸引力的。
基于NK細(xì)胞的新冠肺炎治療的基本原理必須基于治療干預(yù)的時(shí)機(jī)和疾病的嚴(yán)重程度,這是由有益的抗病毒作用和潛在的有害病理作用之間的平衡決定的。
基于NK細(xì)胞的療法在感染早期會(huì)更有效,以便啟動(dòng)有效的免疫反應(yīng)來防止疾病的發(fā)展。通過與髓樣細(xì)胞的相互作用,對(duì)NK細(xì)胞的調(diào)節(jié)功能進(jìn)行免疫調(diào)節(jié),特別是對(duì)抗病毒感染的單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞(它們產(chǎn)生大量促炎細(xì)胞因子和趨化因子,導(dǎo)致局部炎癥和危險(xiǎn)的全身性炎癥反應(yīng)),可用作進(jìn)行性新冠肺炎的輔助治療,從而減輕疾病的嚴(yán)重程度。
未來方向和結(jié)束語
新型冠狀病毒的迅速傳播和新冠肺炎的前所未有的性質(zhì)要求全世界采取緊急應(yīng)對(duì)措施。
預(yù)防感染、疫苗和抗病毒藥物對(duì)結(jié)束這種新冠肺炎疫情很重要。
迄今為止積累的大量數(shù)據(jù)強(qiáng)調(diào)了這樣一個(gè)事實(shí),即對(duì)新型冠狀病毒感染的免疫反應(yīng)在形成新冠肺炎的臨床過程中起決定性作用,NK細(xì)胞在控制病毒感染中很重要。
值得注意的是,新型冠狀病毒清除率、抗體反應(yīng)和新冠肺炎進(jìn)展與NK細(xì)胞狀態(tài)相關(guān),而NK細(xì)胞功能障礙與新型冠狀病毒易感性增加有關(guān)。
因此,基于NK細(xì)胞的療法具有足夠的抗病毒能力和很強(qiáng)的安全性,可以通過抑制病毒、促進(jìn)精細(xì)調(diào)節(jié)的免疫反應(yīng)和抑制纖維化進(jìn)程,促進(jìn)這些細(xì)胞在改善新冠肺炎病治療中的快速應(yīng)用。